JP2014074595A - 放射線撮像装置、放射線撮像システム、及び、放射線撮像装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シンチレータ層の防湿性及び封止材の強固性の向上に有利な放射線撮像装置を提供する。
【解決手段】光電変換素子が配置されたセンサ基板と、放射線を前記光電変換素子で検出可能な波長の光に変換するシンチレータ層が配置され、前記センサ基板と貼り合わされるシンチレータ基台と、前記シンチレータ層から離間し、前記センサ基板と前記シンチレータ基台の端部を固定する封止材と、を有し、前記シンチレータ基台は、前記シンチレータ層が配置された領域の外縁と前記封止材で固定された前記端部との間の領域に、前記封止材に作用する応力を緩和する屈曲部を含むことを特徴とする放射線撮像装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射線撮像装置、放射線撮像システム、及び、放射線撮像装置の製造方法に関する。

近年、複数の光電変換素子が表面に形成されたセンサパネルの上に、Ｘ線などの放射線を光電変換素子で検出可能な波長の光に変換するシンチレータ（シンチレータ基板）を積層（配置）した放射線撮像装置が商品化されている。

このような放射線撮像装置において、シンチレータ基板とセンサパネルとを貼り合わせる際に、その周辺を封止する樹脂（封止材）としてアクリル樹脂を用いることが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００４−０６１１１６号公報

しかしながら、従来の放射線撮像装置に用いられている封止材は、シンチレータに吸湿性の高いヨウ化セシウム（ＣｓＩ）を使用する場合、シンチレータの防湿性（耐湿性）の観点から不十分である。

そこで、封止材として高弾性率の樹脂を用いることで、高い防湿性を得ることが考えられる。但し、互いに異なる熱膨張係数を有する基板、例えば、シンチレータ基板とセンサパネルとを高弾性率の樹脂を用いて封止する場合、熱衝撃が加えられた際に、封止材が破損してしまうことがある。これは、シンチレータ基板とセンサパネルとの熱膨張の違いに起因して封止材に応力がかかるためである。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、シンチレータ層の防湿性及び封止材の強固性の向上に有利な放射線撮像装置を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての放射線撮像装置は、光電変換素子が配置されたセンサ基板と、放射線を前記光電変換素子で検出可能な波長の光に変換するシンチレータ層が配置され、前記センサ基板と貼り合わされるシンチレータ基台と、前記シンチレータ層から離間し、前記センサ基板と前記シンチレータ基台の端部を固定する封止材と、を有し、前記シンチレータ基台は、前記シンチレータ層が配置された領域の外縁と前記封止材で固定された前記端部との間の領域に、前記封止材に作用する応力を緩和する屈曲部を含むことを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、シンチレータ層の防湿性及び封止材の強固性の向上に有利な放射線撮像装置を提供する。

本発明の一側面としての放射線撮像装置の構成を示す図である。 図１に示す放射線撮像装置のセンサパネルの別の構成を示す図である。 図１に示す放射線撮像装置のシンチレータ基台に形成される屈曲部の構成を示す図である。 図１に示す放射線撮像装置のシンチレータ基台に形成される屈曲部の構成を示す図である。 図１に示す放射線撮像装置のシンチレータ基台に形成される屈曲部の構成を示す図である。 比較例の放射線撮像装置の構成を示す概略断面図である。 比較例の放射線撮像装置の製造方法を説明するための図である。 図１に示す放射線撮像装置の製造方法を説明するための図である。 図１に示す放射線撮像装置の製造方法を説明するための図である。 図１に示す放射線撮像装置の製造方法を説明するための図である。 放射線撮像装置をシステムに適用した場合の例を説明する図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１（ａ）は、本発明の一側面としての放射線撮像装置１の構成を示す概略平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す放射線撮像装置１のＡ−Ａ断面図である。放射線撮像装置１は、光電変換素子と、放射線を光電変換素子で検出可能な波長の光、例えば、可視光に変換するシンチレータ層とを有する装置である。ここで、放射線は、Ｘ線だけではなく、α線、β線及びγ線などの電磁波も含む。放射線撮像装置１は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、シンチレータパネル（蛍光板）１０９と、センサパネル（光センサ又は光電変換パネル）１１０とを有し、それらを接着層１０７で貼り合わせて構成される。

まず、センサパネル１１０について説明する。センサパネル１１０は、センサ基台１０２と、接着層１１１と、センサ基板１１２と、光電変換部１１３と、センサ保護層１１４と、配線リード１１５とで構成される。

センサ基板１１２は、接着層１１１を介してセンサ基台１０２に貼り合わされ、ガラスなどで構成される絶縁性の基板である。センサ基板１１２には、光電変換素子及びＴＦＴ等のスイッチング素子（不図示）を２次元状に配列した光電変換部１１３が配置されている。配線リード１１５は、外部のフレキシブル基板などの外部配線１０３とセンサ基板１１２とを電気的に接続する際に使用されるボンディングパット部である。センサ保護層１１４は、光電変換部１１３を覆うように配置され、光電変換部１１３を保護する機能を有する。接着層１１１は、センサ基板１１２とセンサ基台１０２とを接着する。

センサパネル１１０は、図１（ｂ）に示すように、センサ基板１１２をタイリングして構成してもよいし、図２に示すように、ガラスなどで構成される絶縁性のセンサ基板１１２に光電変換部１１３を配置して構成してもよい。

センサ保護層１１４は、ＳｉＮ、ＴｉＯ_２、ＬｉＦ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯなどで構成してもよい。また、センサ保護層１１４は、ポリフェニレンサルファイド樹脂、フッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、液晶ポリマー、ポリエーテルニトリル樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリアリレート樹脂などで構成してもよい。更に、センサ保護層１１４は、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などで構成してもよい。但し、放射線撮像装置１に放射線が照射されると、シンチレータ層１０５によって変換された光がセンサ保護層１１４を通過するため、センサ保護層１１４は、シンチレータ層１０５で変換された光の波長に対して高い透過率を有する材料で構成するとよい。

次に、シンチレータパネル１０９について説明する。シンチレータパネル１０９は、シンチレータ基台１０１と、基台保護層１０４と、シンチレータ層１０５と、シンチレータ保護層１０６とで構成される。

シンチレータ基台１０１は、Ｘ線に対する透過率が高く、且つ、塑性変形しやすい加工の容易な材料で構成される。シンチレータ基台１０１は、例えば、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、それらの合わせ板などの複合材料、アルミニウム又はマグネシウムを主成分とする合金のうち少なくとも１つで構成される。シンチレータ基台１０１の上には、基台保護層１０４を介して、シンチレータ層１０５が配置される。また、シンチレータ基台１０１には、シンチレータ層１０５で変換された光を有効利用するための反射層を配置してもよい。このような反射層は、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）などの高い反射率を有する材料で構成される。但し、シンチレータ基台１０１をアルミニウムで構成する場合には、シンチレータ基台１０１が反射層としても機能するため、反射層を配置する必要はない。

シンチレータ層１０５は、シンチレータ基台１０１の面積よりも小さい面積よりも小さい面積を有する。シンチレータ層１０５は、例えば、タリウム（Ｔｌ）が微量添加されたヨウ化セシウム（ＣｓＩ：Ｔｌ）に代表される柱状結晶シンチレータやテルビウム（Ｔｂ）が微量添加された硫酸化ガドリニウム（ＧＯＳ：Ｔｂ）に代表される粒子状シンチレータで構成される。本実施形態では、シンチレータ層１０５は、ヨウ化セシウムを主成分として含む柱状結晶シンチレータで構成されている。

シンチレータ層１０５の上には、シンチレータ保護層１０６が配置される。シンチレータ保護層１０６は、シンチレータ層１０５を湿度劣化から保護する機能（防湿性又は耐湿性）を有する。特に、シンチレータ層１０５がＣｓＩ：Ｔｌなどの柱状結晶シンチレータで構成されている場合には、シンチレータ層１０５の特性が湿度劣化により低下するため、シンチレータ保護層１０６が必要となる。シンチレータ保護層１０６の材料としては、例えば、シリコン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの一般的な有機材料、ポリエステル系、ポリオレフィン系、ポリアミド系などのホットメルト樹脂などを用いることができる。但し、シンチレータ保護層１０６は、水分透過率の低い樹脂、例えば、ＣＶＤ蒸着で形成するポリパラキシリレンの有機層やポリオレフィン系樹脂に代表されるホットメルト樹脂を材料とするとよい。

シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０とは、接着層１０７によって、シンチレータ保護層１０６とセンサ保護層１１４とを対向させて貼り合わされ、封止材１０８で封止される。封止材１０８は、シンチレータ層１０５から離間し、センサ基台１０２（図１（ｂ）参照）又はセンサ基板１１２（図２参照）とシンチレータ基台１０１の端部を固定する。封止材１０８は、シンチレータパネル１０９の防湿性を向上させるため、シンチレータ保護層１０６と同様に、水分透過率の低い樹脂、特に、エポキシ樹脂を材料とするとよい。シリコン系やアクリル系の樹脂は、弾性力がエポキシ樹脂よりも低いため、シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０との熱膨張差による応力には柔軟に対応することができるが、防湿性の点で劣る。また、封止材１０８は、高い（例えば、１ＧＰａ以上の）弾性率を有する樹脂や熱硬化性樹脂であるとよい。

シンチレータ保護層１０６は、シンチレータ層１０５に対して、外部からの水分の侵入を防止する防湿保護機能、及び、衝撃による破壊を防止する衝撃保護機能を実現する。シンチレータ層１０５が柱状結晶構造を有するシンチレータで構成されている場合、シンチレータ保護層１０６は、１０μｍ〜２００μｍの厚さを有する。シンチレータ保護層１０６の厚さが１０μｍ以下であると、シンチレータ層１０５の表面の凹凸や蒸着時の異常成長による大きな凸部を完全に被覆することができず、防湿保護機能が低下する可能性がある。一方、シンチレータ保護層１０６の厚さが２００μｍを超えると、シンチレータ層１０５で変換された光又は反射層で反射された光のシンチレータ保護層１０６での散乱が増加する。従って、放射線撮像装置１で得られる画像の解像度及びＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆａｎｃｔｉｏｎ）が低下する可能性がある。

本実施形態では、シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０との熱膨張差によって封止材１０８に作用する応力を緩和するために、シンチレータ基台１０１に屈曲部１４０が形成されている。具体的には、シンチレータ基台１０１は、図１（ｂ）に示すように、シンチレータ層１０５が配置された領域の外縁１０１ａと封止材１０８で固定された端部１０１ｂとの間の領域に、屈曲部１４０を含む。ここで、シンチレータ基台１０１の端部１０１ｂは、シンチレータ基台１０１のうち屈曲部１４０より外側に位置する部分である。

ここで、屈曲部１４０が満たす条件について説明する。シンチレータ基台１０１のシンチレータ層１０５が配置された領域の外縁１０１ａから端部１０１ｂまでのシンチレータ基台１０１の表面に沿った距離をｌ_１とする。また、シンチレータ基台１０１のシンチレータ層１０５が配置された領域の外縁１０１ａから端部１０１ｂまでの直線距離をｌ_２とする。屈曲部１４０が封止材１０８に作用する応力を効果的に緩和するためには、ｌ_１はｌ_２よりも可能な限り長く、更に、シンチレータパネル１０９の熱による収縮量とセンサパネル１１０の熱による収縮量の差以上に屈曲部１４０の長さが長ければよい。従って、屈曲部１４０は、以下の式（１）を満たすとよい。但し、シンチレータ基台１０１の中心Ｏから端部までの最大距離をＬ、シンチレータ基台１０１の熱膨張係数をα、センサ基板１１２の熱膨張係数をβ、封止材１０８の硬化温度をｔ_１、放射線撮像装置１が使用される環境の最低温度をｔ_２とする。

ｌ_１−ｌ_２≧（α−β）×Ｌ×（ｔ_１−ｔ_２） ・・・（１）
屈曲部１４０の形状としては、種々の形状が考えられる。例えば、屈曲部１４０は、図１（ｂ）や図２に示すように、シンチレータ基台１０１の表面に直交する断面においてジグザグ形状（蛇腹形状）を有する。ジグザグ形状の屈曲部１４０を形成する位置は、シンチレータ層１０５が配置された領域の外縁１０１ａと封止材１０８で固定された端部１０１ｂとの間の領域であればどこでもよい。シンチレータ基台１０１の一部をジグザグ形状にすることで、シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０との熱膨張差によって封止材１０８に作用する応力を緩和することができる。

シンチレータ基台１０１に屈曲部１４０としてジグザグ形状を形成する方法としては、屈曲部１４０のジグザグ形状に対応する凹凸が形成された金型を用いてシンチレータ基台１０１をプレスする方法が好適である。金型を用いたプレスによってシンチレータ基台１０１に屈曲部１４０を形成する工程は、基台保護層１０４を形成する前、基台保護層１０４を形成した後、シンチレータ保護層１０６を形成した後、又は、接着層１０７を形成した後に行うことが可能である。但し、基台保護層１０４を形成した後に、シンチレータ基台１０１に屈曲部１４０を形成する工程を行うことが好適である。

また、屈曲部１４０は、図３に示すように、シンチレータ基台１０１の表面に直交する断面においてセンサ基板側に凹形状となる凹部１４１を含んでいてもよい。屈曲部１４０における凹部１４１を形成する位置は、シンチレータ層１０５が配置された領域の外縁１０１ａの外側である必要がある。また、封止材１０８は、屈曲部１４０における凹部１４１（の底面）よりも外側に形成する必要がある。シンチレータ基台１０１の一部に凹部１４１を形成することで、シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０との熱膨張差によって封止材１０８に作用する応力を緩和することができる。

シンチレータ基台１０１に凹部１４１を形成する方法としては、上述したように、凹部１４１に対応する凹凸が形成された金型を用いてシンチレータ基台１０１をプレスする方法が好適である。また、レーザー加工や切削加工によって凹部１４１を形成してもよい。シンチレータ基台１０１に凹部１４１を形成する工程は、上述したように、基台保護層１０４を形成した後に行うことが好適である。

また、屈曲部１４０は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、シンチレータ基台１０１の表面に直交する断面においてセンサ基板側に曲がった曲面形状を有してもよい。曲面形状の屈曲部１４０を形成する位置は、シンチレータ層１０５が配置された領域の外縁１０１ａの外側である必要がある。また、封止材１０８は、屈曲部１４０の曲面形状を形成する始端よりも外側に形成する必要がある。シンチレータ基台１０１の一部を曲面形状にすることで、シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０との熱膨張差によって封止材１０８に作用する応力を緩和することができる。

シンチレータ基台１０１に屈曲部１４０として曲面形状を形成する方法としては、上述したように、屈曲部１４０の曲面形状に対応する凹凸が形成された金型を用いてシンチレータ基台１０１をプレスする方法が好適である。シンチレータ基台１０１に曲面形状の屈曲部１４０を形成する工程は、上述したように、基台保護層１０４を形成した後に行うことが好適である。

屈曲部１４０を曲面形状とした場合には、図４（ｂ）に示すように、屈曲部１４０にフレキシブル基板の外部配線１０３を支持する支持部１４２を形成することもできる。支持部１４２は、例えば、外部配線１０３が挿入可能な孔（空洞）で構成される。シンチレータ基台１０１（屈曲部１４０）に孔を形成する方法としては、プレス機による打ち抜き加工や切削加工があるが、レーザー加工が好適に用いられる。封止材１０８は、屈曲部１４０に支持部１４２として形成された孔を埋めるように形成し、上述したように、屈曲部１４０の曲面形状を形成する始端よりも外側に形成する必要がある。

また、屈曲部１４０は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、シンチレータ基台１０１の表面に直交する断面においてセンサ基板側に凸形状となる凸部１４３を含んでいてもよい。屈曲部１４０における凸部１４３を形成する位置は、シンチレータ層１０５が配置された領域の外縁１０１ａの外側である必要がある。また、封止材１０８は、屈曲部１４０における凸部１４３に接するように、且つ、シンチレータ基台１０１にかからないように形成する必要がある。基台保護層１０４、シンチレータ保護層１０６及び接着層１０７は、凸部１４３を覆う必要はないが、凸部１４３を覆っていてもよい。シンチレータ基台１０１の一部に凸部１４３を形成することで、シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０との熱膨張差によって封止材１０８に作用する応力を緩和することができる。

シンチレータ基台１０１に凸部１４３を形成する方法としては、上述したように、凸部１４３に対応する凹凸が形成された金型を用いてシンチレータ基台１０１をプレスする方法が好適である。また、シンチレータ基台１０１と同様の材料で構成された枠体をシンチレータ基台１０１に溶接して凸部１４３を形成することも可能である。

屈曲部１４０における凸部１４３には、図５（ｂ）に示すように、フレキシブル基板の外部配線１０３を支持する支持部１４２を形成することもできる。封止材１０８は、凸部１４３に支持部１４２として形成された孔を埋めるように形成する。

以下、本発明の放射線撮像装置１の具体的な特性について、比較例１及び２の放射線撮像装置と比較しながら説明する。

＜比較例１＞
図６は、以下に説明する比較例１及び２の放射線撮像装置１０００の構成を示す概略断面図である。放射線撮像装置１０００は、放射線撮像装置１とは異なり、図６に示すように、シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０との熱膨張差によって封止材１０８に作用する応力を緩和するための屈曲部１４０がシンチレータ基台１０１に形成されていない。

図７を参照して、比較例１及び２の放射線撮像装置１０００の製造方法を説明する。まず、図７（ａ）に示すように、アルミニウムで構成されたシンチレータ基台１０１を準備する。そして、図７（ｂ）に示すように、シンチレータ基台１０１に対して、ポリイミド樹脂を塗布し、かかるポリイミド樹脂を硬化させて基台保護層１０４を形成する。

次に、図７（ｃ）に示すように、シンチレータ基台１０１に形成された基台保護層１０４の上に、柱状結晶構造のシンチレータ層１０５を形成する。シンチレータ層１０５をＣｓＩ：Ｔｌで構成する場合には、ＣｓＩ（ヨウ化セシウム）とＴｌＩ（ヨウ化タリウム）との共蒸着によってシンチレータ層１０５を形成する。具体的には、シンチレータ層１０５の材料を蒸着材料として抵抗加熱ボートに充填し、基台保護層１０４が形成されたシンチレータ基台１０１を蒸着装置の内部に配置された回転可能なホルダに設置する。そして、蒸着装置の内部を排気しながらアルゴン（Ａｒ）ガスを導入して真空度を調整し、基台保護層１０４の上にシンチレータ層１０５を蒸着させる。

次に、図７（ｄ）に示すように、シンチレータ層１０５の上に、シンチレータ層１０５を覆うようにしてポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）で構成されたシンチレータ保護層１０６を熱圧着によって形成する。ここでは、シンチレータ保護層１０６として、厚さ１５μｍのＰＥＴフィルムを用いる。

図７（ａ）乃至図７（ｄ）に示す工程によって、放射線を光電変換素子で検出可能な波長の光に変換するシンチレータ層１０５を有するシンチレータパネル１０９が形成される。

次に、図７（ｅ）、図７（ｆ）及び図７（ｇ）に示すように、シンチレータパネル１０９を、アクリル樹脂系の接着層１０７を介して、センサパネル１１０に貼り合わせる。センサパネル１１０は、光電変換部１１３及びセンサ保護層１１４が形成されたセンサ基板１１２を、接着層１１１を介して、センサ基台１０２に貼り合わせることで構成されている。シンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０とを貼り合わせる際に発生する気泡は、加圧や加熱などの脱泡処理を行うことで除去する。

次に、図７（ｈ）に示すように、シンチレータ基台１０１の端部及びセンサ基台１０２の端部に低い弾性率を有するシリコン系樹脂の封止材１０８を形成し、センサ基板１１２の上の配線リード１１５に外部配線１０３を熱圧着する。

このようにして製造された放射線撮像装置１０００に対して、湿度耐久試験を行った。具体的には、温度５５℃、且つ、湿度９５％の環境下に放射線撮像装置１０００を２４０時間放置した後、放射線撮像装置１０００のＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を測定し、湿度耐久前後でのＭＴＦを評価した。

ＭＴＦの評価方法は以下の通りである。まず、放射線撮像装置１０００を評価装置にセットして、Ｘ線源との間に、軟Ｘ線を除去するための厚さ２０ｍｍのアルミニウムフィルターを配置した。次いで、放射線撮像装置１０００とＸ線源との間の距離を１３０ｃｍに調整し、放射線撮像装置１０００を電気駆動系に接続した。この状態において、放射線撮像装置１０００にＭＴＦチャートを約２度〜約３度傾けて載せ、管電圧８０ｋＶ、管電流２５０ｍＡの条件で５０ｍｓのＸ線パルスを６回爆射した。そして、ＭＴＦチャートを取り除き、同様の条件でＸ線パルスを６回爆射した。

放射線撮像装置１０００では、温度５５℃、且つ、湿度９５％の環境下の湿度耐久試験において、シンチレータ層１０５の端部におけるＭＴＦが、湿度耐久試験前よりも３０％低下した。

また、放射線撮像装置１０００に対して、温度サイクル試験を行った。温度サイクル試験は、以下の通りである。放射線撮像装置１０００を評価装置にセットして、温度５０℃、且つ、湿度６０％の環境下に４時間放置し、その後、温度−３０℃、且つ、湿度０％の環境下に４時間放置するサイクルを５回繰り返す。そして、封止材１０８にシンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０との熱膨張差による破損（割れや剥がれなど）が発生していないか目視で評価した。放射線撮像装置１０００では、封止材１０８に破損は発生していなかった。

＜比較例２＞
放射線撮像装置１０００と同様にしてシンチレータパネル１０９とセンサパネル１１０とを貼り合わせ、封止材１０８をエポキシ系樹脂で構成した放射線撮像装置を製造し、上述した湿度耐久試験及び温度サイクル試験を行った。かかる放射線撮像装置では、温度５５℃、且つ、湿度９５％の環境下の湿度耐久試験において、シンチレータ層１０５の端部におけるＭＴＦの低下が５％以下に抑えられたが、温度サイクル試験において、封止材１０８に破損が発生した。

＜実施例１＞
図８を参照して、本実施形態の放射線撮像装置１の製造方法を説明する。ここでは、シンチレータ基台１０１に屈曲部１４０としてジグザグ形状を形成する場合を例に説明する。

まず、図８（ａ）に示すように、アルミニウムで構成されたシンチレータ基台１０１を準備する。そして、図８（ｂ）に示すように、金型を用いたプレスによってシンチレータ基台１０１にジグザグ形状の屈曲部１４０を形成する。次に、図８（ｃ）に示すように、屈曲部１４０が形成されたシンチレータ基台１０１に対して、ポリイミド樹脂を塗布し、かかるポリイミド樹脂を硬化させて基台保護層１０４を形成する。なお、図８（ｉ）及び図８（ｊ）に示すように、シンチレータ基台１０１に対して、ポリイミド樹脂を塗布し、かかるポリイミド樹脂を硬化させて基台保護層１０４を形成した後に、金型を用いたプレスによって屈曲部１４０を形成してもよい。

次に、図８（ｄ）に示すように、シンチレータ基台１０１に形成された基台保護層１０４の上に、柱状結晶構造のシンチレータ層１０５を形成する。次に、図８（ｅ）に示すように、シンチレータ層１０５の上に、シンチレータ層１０５を覆うようにしてポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）で構成されたシンチレータ保護層１０６を熱圧着によって形成する。

図８（ａ）乃至図８（ｅ）、或いは、図８（ａ）、図８（ｉ）、図８（ｊ）、図８（ｄ）及び図８（ｅ）に示す工程によって、放射線を光電変換素子で検出可能な波長の光に変換するシンチレータ層１０５を有するシンチレータパネル１０９が形成される。

次に、図８（ｆ）及び図８（ｇ）に示すように、シンチレータパネル１０９を、アクリル樹脂系の接着層１０７を介して、センサパネル１１０に貼り合わせる。次に、図８（ｈ）に示すように、シンチレータ基台１０１の端部及びセンサ基台１０２の端部に、高い弾性率を有し、耐湿性に優れたエポキシ系樹脂の封止材１０８を形成し、センサ基板１１２の上の配線リード１１５に外部配線１０３を熱圧着する。

また、図９に示すように、シンチレータ層１０５を蒸着する際にシンチレータ基台１０１を固定するホルダＨＤ１及びＨＤ２を用いたプレスによって屈曲部１４０を形成してもよい。まず、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、アルミニウムで構成されたシンチレータ基台１０１を準備し、かかるシンチレータ基台１０１の上に基台保護層１０４を形成する。次に、図９（ｃ）及び図９（ｄ）に示すように、基台保護層１０４が形成されたシンチレータ基台１０１をホルダＨＤ１で支持し、ホルダＨＤ１で支持されたシンチレータ基台１０１をホルダＨＤ２で挟んで固定する。ホルダＨＤには、屈曲部１４０の形状に対応する凹凸が形成されているため、ホルダＨＤ１及びＨＤ２を用いたプレスによってシンチレータ基台１０１に屈曲部１４０が形成される。次に、図９（ｅ）に示すように、シンチレータ基台１０１をホルダＨＤ１及びＨＤ２で固定した状態で、基台保護層１０４の上に柱状結晶構造のシンチレータ層１０５を形成する。次に、図９（ｆ）に示すように、シンチレータ基台１０１からホルダＨＤ１及びＨＤ２を取り外す。

また、図１０に示すように、シンチレータ層１０５及びシンチレータ保護層１０６を形成した後に屈曲部１４０を形成してもよい。まず、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、アルミニウムで構成されたシンチレータ基台１０１を準備し、かかるシンチレータ基台１０１の上に基台保護層１０４を形成する。次に、図１０（ｃ）に示すように、基台保護層１０４の上に柱状結晶構造のシンチレータ層１０５を形成する。次に、図１０（ｄ）に示すように、シンチレータ層１０５の上にシンチレータ層１０５を覆うようにしてポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）で構成されたシンチレータ保護層１０６を熱圧着によって形成する。次に、図１０（ｅ）に示すように、金型を用いたプレスによってシンチレータ基台１０１にジグザグ形状の屈曲部１４０を形成する。

このようにして製造された放射線撮像装置１に対して、上述した湿度耐久試験を行った。放射線撮像装置１では、温度５５℃、且つ、湿度９５％の環境下の湿度耐久試験において、シンチレータ層１０５の端部におけるＭＴＦの低下が５％以下に抑えられ、且つ、温度サイクル試験においても封止材１０８に破損は発生していなかった。

＜実施例２＞
実施例１と同様な工程で、シンチレータ基台１０１に屈曲部１４０としての凹部１４１が形成された放射線撮像装置１（図２参照）を製造し、上述した湿度耐久試験及び温度サイクル試験を行った。かかる放射線撮像装置１では、温度５５℃、且つ、湿度９５％の環境下の湿度耐久試験において、シンチレータ層１０５の端部におけるＭＴＦの低下が５％以下に抑えられ、且つ、温度サイクル試験においても封止材１０８に破損は発生していなかった。

＜実施例３＞
実施例１と同様な工程で、シンチレータ基台１０１に屈曲部１４０としての曲面形状が形成された放射線撮像装置１（図３（ｂ）参照）を製造し、上述した湿度耐久試験及び温度サイクル試験を行った。かかる放射線撮像装置１では、温度５５℃、且つ、湿度９５％の環境下の湿度耐久試験において、シンチレータ層１０５の端部におけるＭＴＦの低下が５％以下に抑えられ、且つ、温度サイクル試験においても封止材１０８に破損は発生していなかった。

＜実施例４＞
実施例１と同様な工程で、シンチレータ基台１０１に屈曲部１４０としての曲面形状が形成された放射線撮像装置１（図４（ｂ）参照）を製造し、上述した湿度耐久試験及び温度サイクル試験を行った。なお、ここでは、シンチレータ基台１０１と同様の材料（アルミニウム）で構成された枠体をシンチレータ基台１０１に溶接して凸部１４３を形成した。かかる放射線撮像装置１では、温度５５℃、且つ、湿度９５％の環境下の湿度耐久試験において、シンチレータ層１０５の端部におけるＭＴＦの低下が５％以下に抑えられ、且つ、温度サイクル試験においても封止材１０８に破損は発生していなかった。

このように、本実施形態によれば、シンチレータ層１０５の防湿性及び封止材１０８の強固性に優れた放射線撮像装置１を実現することができる。

＜応用例＞
上述の各実施形態の放射線撮像装置は、放射線撮像システムに適用されうる。放射線撮像システムは、例えば、放射線撮像装置（放射線検出装置）と、イメージプロセッサ等を含む信号処理部と、ディスプレイ等を含む表示部と、放射線を発生させるための放射線源と、を備える。例えば、図８に示されるように、Ｘ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は、患者（被験者）６０６１の胸部６０６２を透過し、放射線検出装置６０４０に入射する。この入射したＸ線には患者６０６１の体内部の情報が含まれている。入射したＸ線に応じてシンチレータが発光し、この光をセンサパネルが検出して、電気的情報を得る。その後、この情報はデジタル変換され、イメージプロセッサ６０７０（信号処理部）により画像処理され、制御室のディスプレイ６０８０（表示部）により表示されうる。また、この情報は、電話、ＬＡＮ、インターネット等のネットワーク６０９０を含む伝送処理手段により遠隔地へ転送することもできる。これにより、別の場所のドクタールーム等のディスプレイ６０８１に表示して、遠隔地の医師が診断することが可能である。また、この情報は、例えば、光ディスク等に保存することもできるし、フィルムプロセッサ６１００によってフィルム６２１０等の記録部に記録することもできる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Claims (18)

1. 光電変換素子が配置されたセンサ基板と、
   放射線を前記光電変換素子で検出可能な波長の光に変換するシンチレータ層が配置され、前記センサ基板と貼り合わされるシンチレータ基台と、
   前記シンチレータ層から離間し、前記センサ基板と前記シンチレータ基台の端部を固定する封止材と、を有し、
   前記シンチレータ基台は、前記シンチレータ層が配置された領域の外縁と前記封止材で固定された前記端部との間の領域に、前記封止材に作用する応力を緩和する屈曲部を含むことを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記屈曲部は、前記シンチレータ基台の表面に直交する断面においてジグザグ形状を有することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
3. 前記屈曲部は、前記シンチレータ基台の表面に直交する断面において前記センサ基板側に凹形状となる凹部を含むことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
4. 前記屈曲部は、前記シンチレータ基台の表面に直交する断面において前記センサ基板側に曲がった曲面形状を有することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
5. 前記屈曲部は、前記シンチレータ基台の表面に直交する断面において前記センサ基板側に凸形状となる凸部を含むことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
6. 前記センサ基板に配置され、前記センサ基板と外部のフレキシブル基板とを接続する配線リードを更に有し、
   前記屈曲部は、前記フレキシブル基板を支持する支持部を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の放射線撮像装置。
7. 前記シンチレータ層が配置された領域の外縁から前記封止材で固定された前記端部までの前記シンチレータ基台の表面に沿った距離をｌ_１、前記シンチレータ層が配置された領域の外縁から前記封止材で固定された前記端部までの直線距離をｌ_２、前記シンチレータ基台の中心から端部までの最大距離をＬ、前記シンチレータ基台の熱膨張係数をα、前記センサ基板の熱膨張係数をβ、前記封止材の硬化温度をｔ_１、前記放射線撮像装置が使用される環境の最低温度をｔ_２とすると、
   ｌ_１−ｌ_２≧（α−β）×Ｌ×（ｔ_１−ｔ_２）
   を満たすことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
8. 前記シンチレータ層は、前記シンチレータ基台の面積よりも小さい面積を有することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
9. 前記シンチレータ層は、ヨウ化セシウムを主成分として含むことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
10. 前記センサ基板が貼り合わされるセンサ基台を更に有し、
    前記封止材は、前記センサ基台と前記シンチレータ基台の端部を固定することにより前記センサ基板と前記シンチレータ基台の端部を固定することを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
11. 前記封止材は、１ＧＰａ以上の弾性率を有することを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
12. 前記シンチレータ基台は、アルミニウム、マグネシウム、及び、アルミニウム又はマグネシウムを主成分とする合金のうち少なくとも１つで構成されていることを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
13. 前記封止材は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１乃至１２のうちいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
14. 請求項１乃至１３のうちいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
    前記放射線撮像装置からの信号を処理する信号処理部と、
    前記信号処理部からの信号を表示するための表示部と、
    を備えることを特徴とする放射線撮像システム。
15. 光電変換素子が配置されたセンサ基板と、放射線を前記光電変換素子で検出可能な波長の光に変換するシンチレータ層が配置され、前記センサ基板と貼り合わされるシンチレータ基台と、前記シンチレータ層から離間し、前記センサ基板と前記シンチレータ基台の端部を固定する封止材と、を有する放射線撮像装置の製造方法であって、
    前記シンチレータ基台の前記シンチレータ層が配置された領域の外縁と前記封止材で固定された前記端部との間の領域に、前記封止材に作用する応力を緩和する屈曲部を形成する工程を有することを特徴とする製造方法。
16. 前記工程では、前記シンチレータ層を蒸着する際に前記シンチレータ基台を固定するホルダを用いたプレスによって前記屈曲部を形成し、
    前記ホルダには、前記屈曲部の形状に対応する凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の製造方法。
17. 前記工程では、前記屈曲部の形状に対応する凹凸が形成された金型を用いたプレスによって前記屈曲部を形成することを特徴とする請求項１５に記載の製造方法。
18. 前記工程では、レーザー加工によって前記屈曲部を形成することを特徴とする請求項１５に記載の製造方法。

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